Ce este tranziția de sticlă?

Polimerii care nu sunt structurați ca niște cristale la nivel molecular își schimbă starea în funcție de temperatură în mod diferit față de substanțele cristaline. Temperatura de tranziție sticloasă este punctul în care polimerul suferă o schimbare de stare. Materialele peste această temperatură sunt în general mai flexibile, iar cele aflate la temperaturi mai scăzute sunt fragile, deoarece moleculele nu se pot îndoi sau nu se pot mișca cu ușurință în locuri diferite. Tranziția sticloasă este observată doar în solidele care nu au molecule aranjate în cristale; acestea se numesc amorfe și includ sticlă, geluri și pelicule subțiri.

În funcție de material, punctul de tranziție sticloasă are loc la o temperatură diferită, care este legată de capacitatea sa de căldură. Unele materiale, cum ar fi cauciucul, au atât molecule cristaline, cât și amorfe. Temperaturile pentru fiecare dintr-un obiect pot fi diferite. Structurile pe bază de cristal se topesc la o anumită temperatură, dar structurile cu ambele tipuri de molecule tind să curgă pe perioade lungi de timp. Componentele amorfe pot fi puternice la o temperatură, în timp ce moleculele cristaline ar putea fi în stare topită dacă au suferit deja tranziție de fază.

Tranziția sticloasă este diferită de topirea reală, deoarece nu există căldură latentă pentru a absorbi creșterile de temperatură. Spre deosebire de o substanță care se topește, un polimer de tranziție va continua să se încălzească pe măsură ce temperatura de tranziție este depășită. Capacitatea termică a polimerului crește totuși, astfel încât procesul pe care îl suferă se numește tranziție de ordinul doi. Structurile cristaline absorb în schimb căldura și nu cresc în temperatură, în timp ce se topesc.

Dacă ar fi îndoit fizic, un obiect s-ar îndoi ca o bucată de cauciuc atunci când se află sub punctul de tranziție sticloasă. De asemenea, ar putea rămâne solidă dacă legăturile moleculare sunt suficient de puternice pentru a rezista forței. Obiectele cu molecule nu la fel de puternice se vor rupe sau se vor sparge sub temperatura de tranziție sticloasă. Tablourile de bord din plastic ale mașinilor, precum și paletele din plastic reacționează adesea într-un mod similar la schimbările de temperatură.

Materialele amorfe necesită o anumită cantitate de energie termică pentru a-și schimba structura moleculară. Tranziția sticloasă depinde de energia necesară pentru a schimba starea unui anumit material. Fenomenul este diferit de topire și pentru că nu este la fel de aparent. Materialele de multe ori nu prezintă proprietățile asociate după tranziția sticloasă decât dacă li se aplică o forță. Topirea, totuși, este aparentă vizual și are un efect mai dramatic, cum ar fi atunci când un cub de gheață cristalin se topește în apă care curge ușor pe o suprafață.